(57)【要約】【課題】溶融樹脂の温度が高温であっても、シリンダ２１の昇温を可及的に抑制する。【解決手段】成形品製造装置は、キャビティ１３を形成する上型及び下型１２と、第１樹脂通路１６が形成されたホットランナーブロック１７と、第１樹脂通路１６とキャビティ１３とを連通する第２樹脂通路１８が形成されたゲートノズル１９と、第２樹脂通路１８を開閉するゲートピン２０と、ゲートピン２０を駆動するシリンダ２１とを備えている。そして、シリンダ２１は、ホットランナーブロック１７に対し、冷却水が流れる通路４８が形成された冷却プレート４５を介して装着されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂成形品を成形するための固定型及び可動型を備え、該固定型及び可動型によりキャビティが形成される成形品製造装置であって、
溶融樹脂が流通する第１樹脂通路が形成されたホットランナーブロックと、
上記ホットランナーブロックの第１樹脂通路と上記キャビティとを連通する第２樹脂通路が形成されたノズルと、
上記ノズルの第２樹脂通路を開閉する開閉部材と、
上記開閉部材を駆動するシリンダとを備え、
上記シリンダは、上記ホットランナーブロックに対し、冷却媒体が流れる通路が形成された冷却部材を介して装着されている
ことを特徴とする成形品製造装置。
【請求項２】
請求項１において、
上記固定型及び可動型には、上記キャビティ内の樹脂を冷却する冷却媒体が流通する冷却回路が形成され、
上記冷却部材の通路には、上記冷却回路の冷却媒体が流通する
ことを特徴とする成形品製造装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、
上記冷却媒体は、水である
ことを特徴とする成形品製造装置。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか１つにおいて、
上記冷却部材と上記ホットランナーブロックとの間には、筒状のカラーが介装され、
上記カラーは、断熱材により構成されている
ことを特徴とする成形品製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、射出成形により成形品を製造する成形品製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、射出成形は、熱可塑性樹脂成形品の大量生産に適するので種々の成形品の製造に適用されている。例えば、自動車用バンパーやドアトリム等の大型製品も射出成形により製造されるが、このような大量に熱可塑性樹脂を使用する成形品は、一般に複数のゲートを有するホットランナー方式の成形品製造装置によって製造される（例えば、特許文献１等参照）。
【０００３】
上記成形品製造装置は、例えば、上下に移動する可動型である上型と、移動しない固定型である下型とを備えている。下型は、上型及び下型により形成された成形キャビティ内に対し、溶融樹脂を供給するための樹脂供給部を有している。
【０００４】
ここで、図８を参照して、上記樹脂供給部について説明する。
【０００５】
樹脂供給部１０１は、ホットランナーブロック１１２と、２つのゲートノズル１１４と、２つのシリンダ１１５と、２つのバルブピン１１６とを備えている。
【０００６】
上記ホットランナーブロック１１２の内部には、水平方向に（図８において左右方向に）延びる樹脂通路１１８が形成され、樹脂通路１１８はポート１２５を介して射出機（図示省略）に接続されている。
【０００７】
上記ゲートノズル１１４は、内部に樹脂通路１１９が形成されて上下方向に延びる筒状体によって構成され、ホットランナーブロック１１２の左右両端にそれぞれ装着されている。上記ゲートノズル１１４の樹脂通路１１９は、ゲートノズル１１４の下端において上記ホットランナーブロック１１２の樹脂通路１１８に連通する一方、ゲートノズル１１４の上端において成形キャビティ（図示省略）内に連通するようになっている。また、ゲートノズル１１４の上端部には、樹脂通路１１９の内径が絞られることにより樹脂供給口１２１が形成されている。
【０００８】
上記シリンダ１１５は、上記各ゲートノズル１１４の下方位置にそれぞれ配置され、ホットランナーブロック１１２の下面に対し、カラー１２２、シリンダ固定板１２３及び断熱材１２４を介して装着されている。
【０００９】
上記バルブピン１１６は、シリンダ１１５に接続されると共に上下に延びている。そして、シリンダ１１５により上下移動するように駆動され、上記樹脂供給口１２１を開閉するように構成されている。
【００１０】
以上の構成により、樹脂供給部１０１は、バルブピン１１６の駆動によって樹脂供給口１２１を開閉し、ホットランナーブロック１１２の樹脂通路１１８内の溶融樹脂をキャビティ内へ供給する。このとき、ホットランナーブロック１１２とシリンダ１１５との間に断熱材１２４が介装されているので、ホットランナーブロック１１２が高温になっても、シリンダー１１５の昇温は抑制される。
【特許文献１】特開２００４−５８３７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところで、近年、樹脂成形品の強度を高めて従来の鉄板に代わるものとするために、溶融された熱可塑性樹脂にガラス繊維を混入させることが行われている。この場合、溶融樹脂を樹脂通路内で滑らかに流通させるために、一般的な温度（例えば２００℃〜２４０℃程度）よりも高い温度（例えば２４０℃〜２６０℃程度）に加熱することが必要となる。
【００１２】
そうすると、上記従来のようにホットランナーブロック１１２とシリンダ１１５との間に断熱材１２４を設けたとしても、シリンダ１１５自体が例えば１００℃程度に昇温するため、シリンダ１１５の摺動部分に設けられているシール部材が熱劣化してしまう。そこで、上記シール部材を、一般的なフッ素系の材質から、耐熱性を有する高価な水素化ニトリル系の材質へ変更するようにしている。
【００１３】
しかし、水素化ニトリル系のシール部材を用いたとしても、シール部材の熱劣化を完全に防止することはできないため、シリンダの作動不良を招いてしまう。そこで、定期的に金型を分解し、シール部材を新しいものに交換する必要があるが、この金型の分解作業は、作業者の熟練性を要するために難しく、比較的長い作業時間が必要となってしまう。
【００１４】
本発明は、斯かる諸点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、溶融樹脂の温度が高温であっても、シリンダの昇温を可及的に抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記の目的を達成するために、この発明では、シリンダとホットランナーブロックとの間に冷却部材を設けるようにした。
【００１６】
具体的に、本発明に係る成形品製造装置は、樹脂成形品を成形するための固定型及び可動型を備え、該固定型及び可動型によりキャビティが形成される成形品製造装置であって、溶融樹脂が流通する第１樹脂通路が形成されたホットランナーブロックと、上記ホットランナーブロックの第１樹脂通路と上記キャビティとを連通する第２樹脂通路が形成されたノズルと、上記ノズルの第２樹脂通路を開閉する開閉部材と、上記開閉部材を駆動するシリンダとを備え、上記シリンダは、上記ホットランナーブロックに対し、冷却媒体が流れる通路が形成された冷却部材を介して装着されている。
【００１７】
上記固定型及び可動型には、上記キャビティ内の樹脂を冷却する冷却媒体が流通する冷却回路が形成され、上記冷却部材の通路には、上記冷却回路の冷却媒体が流通することが好ましい。
【００１８】
上記冷却媒体は、水であってもよい。
【００１９】
上記冷却部材と上記ホットランナーブロックとの間には、筒状のカラーが介装され、上記カラーは、断熱材により構成されていることが好ましい。
【００２０】
−作用−
次に、本発明の作用について説明する。
【００２１】
開閉部材がシリンダにより駆動されてノズルの第２樹脂通路が開放されているときには、ホットランナーブロックの第１樹脂通路を流通する溶融樹脂は、第２樹脂通路を介して、固定型及び可動型の間のキャビティ内へ供給される。所定量の溶融樹脂が供給されたときに、開閉部材がシリンダにより駆動されて第２樹脂通路が閉塞される。その結果、キャビティ内への溶融樹脂の供給が停止される。
【００２２】
このとき、ホットランナーブロックの表面は、その内部の第１樹脂通路を溶融樹脂が流れることによって高温になっている。一方、シリンダは、冷却部材を介してホットランナーブロックに装着されている。この冷却部材には、内部に形成された通路に例えば水等の冷却媒体が流通しているため、ホットランナーブロックからシリンダ側へ伝わる熱は、冷却媒体により吸収される。その結果、溶融樹脂の温度が高温であっても、シリンダの昇温を抑制することが可能となる。
【００２３】
固定型及び可動型に、キャビティ内の樹脂を冷却する冷却媒体が流通する冷却回路が形成されている場合には、その冷却回路の冷却媒体を利用して、冷却部材の通路に流通させることが可能となる。すなわち、冷却部材のために専用の冷却媒体を用いる必要がない。
【００２４】
冷却部材とホットランナーブロックとの間に、断熱材により構成された筒状のカラーを介装することにより、ホットランナーブロックから冷却部材側へ伝わる熱をカラーによって低減することが可能となる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、ホットランナーブロックからシリンダ側へ伝わる熱を冷却部材の冷却媒体に吸収させることができるため、ホットランナーブロックの第１樹脂通路に流れる溶融樹脂の温度が高温であっても、シリンダの昇温を抑制することができる。その結果、シリンダに用いられている消耗品の寿命を可及的に長くして、シリンダの分解や部品交換の頻度を低減できる。
【００２６】
また、キャビティ内の樹脂を冷却する冷却回路の冷却媒体を、冷却部材の通路に流通させることにより、冷却媒体を共通化して有効に利用することができる。また、冷却媒体には水を適用することにより、シリンダの冷却を、取り扱いが容易で且つ安価に行うことができる。
【００２７】
さらに、冷却部材とホットランナーブロックとの間に介装するカラーを断熱材によって構成することにより、ホットランナーブロックからシリンダ側へ伝わる熱をさらに低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。
【００２９】
《発明の実施形態１》
図１〜図７は、本発明に係る成形品製造装置の実施形態を示している。図４は、加圧・冷却工程における成形品製造装置１の断面を示している。図４に示すように、成形品製造装置１は、例えば自動車用のバンパーやドアトリム等の成形品を射出成形により製造する装置であって、可動型である上型１１と、固定型である下型１２とにより構成された金型１０を備えている。
【００３０】
上記金型１０の下型１２は、移動されずに固定して設置され、樹脂成形品の一方の成形面を形成するための凹部１２ａが上方に開放して形成されている。一方、上記金型１０の上型１１は、下型１２の上方に配置され、樹脂成形品の他方の成形面を形成するための成形部１１ａが下方に開放して形成されている。そして、上記上型１１は、上下方向に移動可能に構成され、上型１１が下降して下型１２に重合することにより、上型１１の成形部１１ａと下型１２の凹部１２ａとの間に、樹脂成形品を成形するためのキャビティ１３が形成されるようになっている。
【００３１】
また、金型１０は、キャビティ１３の内部へ溶融樹脂を供給するための樹脂供給部１５と、上記キャビティ１３内の樹脂を冷却する冷却媒体が流通する冷却回路（図示省略）とを有している。冷却媒体には、水が適用されている。
【００３２】
上記冷却回路は、その図示を省略するが、上型１１及び下型１２に形成されて冷却水が流通する冷却通路と、貯水槽と、冷却水を循環させるためのポンプとを備えている。そして、キャビティ１３の内部に供給された樹脂の加圧・冷却工程において、上記ポンプを駆動して冷却水を冷却回路に循環させることにより、キャビティ１３内で加圧された樹脂を冷却するようにしている。
【００３３】
上記樹脂供給部１５は、例えば下型１２の内部に形成された内部空間２３に複数設けられ、この複数の樹脂供給部１５からキャビティ１３の内部に溶融樹脂を分散して供給するようになっている。樹脂供給部１５は、図１に拡大して示すように、ホットランナーブロック１７と、ホットランナーブロック１７に装着されたゲートノズル１９と、ゲートノズル１９の内部に設けられたゲートピン２０と、ゲートピン２０を駆動するシリンダ２１とを備えている。
【００３４】
上記ホットランナーブロック１７は、例えば略直方体の形状を有し、図４に示すように、下型１２の内部空間２３において、水平方向（図４において左右方向）に延びるように設置されている。ホットランナーブロック１７の内部には、溶融樹脂が流通する第１樹脂通路１６が水平方向に延びるように形成されている。第１樹脂通路１６の一端は、下型１２の側部表面に設けられたポート２４に接続されている。このポート２４には、例えば図５に模式的に示すように、樹脂の射出装置２７が接続されている。
【００３５】
射出装置２７は、内部に樹脂の加熱室２８を有する本体部２９と、加熱室２８にペレット状の樹脂３０を導入する導入部３１と、加熱室２８の内部に設けられたスクリュー部３２とを備えている。本体部２９の表面には加熱ヒータ３３が設けられている。こうして、導入部３１から加熱室２８に導入された樹脂３０を、加熱ヒータ３３により加熱すると共にスクリュー部３２により攪拌し、本体部２９の先端から上記ホットランナーブロック１７の第１樹脂通路１６へ供給するようにしている。
【００３６】
上記下型１２には、図１に示すように、内部空間２３とキャビティ１３とを連通する縦孔２３ａが形成され、この縦孔２３ａの内部に上記ゲートノズル１９が配置されるようになっている。ゲートノズル１９は、図１に示すように、上下方向に延びる第２樹脂通路１８が内部に形成された筒状体により構成され、ホットランナーブロック１７の上面に装着されている。第２樹脂通路１８の下端は、上記ホットランナーブロック１７の第１樹脂通路１６に接続されている。
【００３７】
一方、上記縦孔２３ａの上端には、スプールブッシュ３５が充填され、縦孔２３ａとの界面をシールするようにしている。スプールブッシュ３５には、上記第２樹脂通路１８の上端に接続されて上下に延びる第３樹脂通路３６が形成されている。第３樹脂通路３６の下端部の内径は、第２樹脂通路１８よりも小さくなっている。つまり、樹脂の通路は、第３樹脂通路３６の下端部において絞られている。一方、第３樹脂通路３６は上方に向かって内径が大きくなる断面テーパ状に形成されている。そして、第３樹脂通路３６の上端部がキャビティ１３への樹脂の供給口３７を構成している。こうして、第２樹脂通路１８は、第３樹脂通路３６を介して第１樹脂通路１６と上記キャビティ１３とを連通するように構成されている。
【００３８】
また、上記ホットランナーブロック１７の下面には、貫通孔３９が上記第２樹脂通路１８の下方位置に形成されている。貫通孔３９には、ゲートピンガイド４０が第１樹脂通路１６からの樹脂漏れを防止するように充填されている。ゲートピンガイド４０には、上下方向に延びる孔４１が形成されている。
【００３９】
上記ゲートピン２０は、第２樹脂通路１８に挿通されると共に、第１樹脂通路１６を介してゲートピンガイド４０の孔４１に挿通されている。ゲートピン２０の上端は、テーパ状に細くなっており、上記第３樹脂通路３６の下端に当接することによって第２樹脂通路１８を閉塞する一方、第３樹脂通路３６の下端から離隔することによって第２樹脂通路１８を開放するようになっている。すなわち、ゲートピン２０は、第２樹脂通路１８を開閉する開閉部材を構成している。
【００４０】
一方、ゲートピン２０の下端は、上記シリンダ２１のシリンダロッド４３に接続されている。シリンダ２１は、油圧シリンダであって、ホットランナーブロック１７の下面側に装着されている。そして、シリンダ２１を駆動することにより、上記ゲートピン２０を上下方向に進退移動させるようにしている。シリンダ２１には、シリンダロッド４３等の摺動部に設けられるシール部材（図示省略）を有している。上記シール部材には、一般的なフッ素系のパッキンが用いられている。尚、シール部材の材質として、耐熱性を有する水素化ニトリル系を適用できるのは勿論である。このことにより、シール部材の交換の頻度を低下させることができる。
【００４１】
シリンダ２１の上部には取付プレート４４が装着されている。取付プレート４４は、冷却部材である冷却プレート４５と、矩形筒状のカラー４６とを介して、ホットランナーブロック１７の下面にボルト等により取付固定されている。言い換えれば、シリンダ２１は、ホットランナーブロック１７に対し、冷却プレート４５を介して装着されている。取付プレート４４は、断熱材により構成することが好ましい。また、冷却プレート４５とホットランナーブロック１７との間には、カラー４６が介装されている。
【００４２】
冷却プレート４５は、斜視図である図２及び断面図である図３に示すように、矩形板状の部材によって形成されると共に、冷却媒体である水が流れる通路４８が形成されている。
【００４３】
冷却プレート４５の中央には、上記シリンダ２１のシリンダロッド４３が摺動する貫通孔４９が形成されている。また、冷却プレート４５の四隅には、ボルト穴５０がそれぞれ形成されている。そして、上記通路４８は、図３に示すように、冷却プレート４５の１つの側面から内部へ穿孔された２つの直線穴４８ａと、上記２つの直線穴４８ａが形成された側面の隣りの側面から内部へ穿孔された１つの直線穴４８ｂとにより構成されている。上記直線穴４８ｂは、プラグ５１により閉塞されている。上記冷却プレート４５の通路４８には、上記金型１０の冷却回路が接続され、その冷却回路の冷却水が常時流通するようになっている。
【００４４】
また、上記カラー４６は、断熱材により構成され、図示を省略するが、上記冷却プレート４５のボルト穴５０に対応した４つのボルト穴が形成されている。このカラー４６を設けることにより、シリンダロッド４３の所定の可動長さを確保することができる。
【００４５】
以上の構成により、樹脂供給部１５は、シリンダ２１により駆動されるゲートピン２０の上下移動によって、第２樹脂通路１８を開閉し、射出装置２７から供給されたホットランナーブロック１７の第１樹脂通路１６内の溶融樹脂を、第２樹脂通路１８及び第３樹脂通路３６を介して、供給口３７から金型１０のキャビティ１３内へ供給する。
【００４６】
次に、図５〜図７を参照して、上記成形品製造装置により成形品を製造する製造工程について説明する。上記製造工程は、溶融樹脂供給工程と、賦形工程と、加圧・冷却工程とを有している。
【００４７】
溶融樹脂供給工程では、図５に示すように、上型１１を上昇させて金型１０を開いた状態で、射出装置２７で溶融された樹脂を、下型１２の凹部１２ａ内へ供給する。射出装置２７では、ペレット状の樹脂３０が導入部３１から加熱室２８の内部へ導入され、スクリュー部３２により攪拌されると共に加熱ヒータ３３により加熱され、前方のポート２４側へ送られる。加熱室２８内で溶融された樹脂は、ポート２４を通って、下型１２における樹脂供給部１５へ導入される。
【００４８】
樹脂供給部１５では、図１に示されるように、ポート２４からホットランナーブロック１７の第１樹脂通路１６へ導入された溶融樹脂が、第２樹脂通路１８へ流れる。その後、シリンダ２１を駆動してゲートピン２０を下方へ移動させることにより、ゲートピン２０により閉塞されていた第２樹脂通路１８を開放する。そして、所定量の溶融樹脂を第２樹脂通路１８から第３樹脂通路３６及び供給口３７を介して下型１２の凹部１２ａ内へ供給する。
【００４９】
次に、賦形工程では、上記下型１２の凹部１２ａに供給された樹脂を、上型１１を下降させることにより、上型１１の成形部１１ａと下型１２の凹部１２ａとの間で加圧して押し広げる。その結果、上型１１と下型１２との間に形成されたキャビティ１３の内部は、上記樹脂によって充填される。
【００５０】
続いて、加圧・冷却工程では、さらに上型１１を下方へ押圧することにより、キャビティ１３内の樹脂を加圧する。それと同時に、金型１０の上記冷却回路（図示省略）に冷却水を循環させることにより、キャビティ１３内の樹脂を冷却して硬化させる。その後、上型１１を上昇させて、成形品を金型１０から取り出す。以上の各工程により、成形品が製造される。
【００５１】
−実施形態１の効果−
したがって、この実施形態１によると、シリンダ２１とホットランナーブロック１７との間に冷却プレート４５を介装したので、ホットランナーブロック１７からシリンダ２１側へ伝わる熱を冷却プレート４５の通路４８を流れる冷却水に吸収させることができる。その結果、ホットランナーブロック１７の第１樹脂通路１６に流れる溶融樹脂の温度が高温であっても、シリンダ２１の昇温を抑制することができるため、シリンダ２１に用いられているシール部材を長寿命化でき、シリンダ２１の分解や部品交換の頻度を低減することができる。すなわち、樹脂供給部１５の可動が保障され、メンテナンスに要する手間と時間を低減できる。
【００５２】
例えば、溶融樹脂にガラス繊維が混入されている場合等には、樹脂温度が２４０℃〜２６０℃程度の高温になるが、この場合であっても、シリンダ２１の温度を３０℃程度までの昇温に抑えることができる。
【００５３】
また、シリンダ２１の昇温を抑制できるため、シリンダ２１のシール部材に一般的で安価なフッ素系の材料を適用でき、メンテナンスに要するコストを低減することができる。また、本製造装置の構成を適用することにより、溶融樹脂の温度が異なる複数の成形品を製造する場合であっても、シリンダ２１のシール部材の材質をその成形品毎に変更する必要がない。すなわち、溶融樹脂の温度に拘わらず、装置構造を統一することが可能となり、予備部品を減らすことができる。
【００５４】
そのことに加え、キャビティ１３内の樹脂を冷却するために設けられている冷却回路の冷却水を、上記冷却プレート４５の通路４８に流通させることにより、冷却水を共通化して有効に利用することができる。また、冷却媒体として水を適用することにより、シリンダ２１の冷却を、取り扱いが容易で且つ安価に行うことができる。
【００５５】
さらに、冷却プレート４５とホットランナーブロック１７との間に介装するカラー４６を断熱材によって構成したので、ホットランナーブロック１７からシリンダ２１側へ伝わる熱をさらに低減させることができる。
【００５６】
《その他の実施形態》
上記実施形態１では、カラー４６を断熱材により構成したが、鋼材によって構成し、断熱材を別部材としてカラー４６と取付プレート４４との間に介装するようにしてよい。冷却プレート４５の通路４８には、この冷却プレート４５独自の冷却回路を別途独立に設けるようにしてもよい。また、冷却媒体として水を用いたが、それ以外に例えばオイル等を適用することが可能である。また、下型を可動型とし、上型を固定型としてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
以上説明したように、本発明は、射出成形により成形品を製造する成形品製造装置について有用であり、特に、シリンダの昇温を可及的に抑制する場合に適している。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】樹脂供給部の構造を示す断面図である。
【図２】冷却プレートの外観を示す斜視図である。
【図３】冷却プレート内の通路を示す断面図である。
【図４】成形品製造装置の構造を示す断面図である。
【図５】溶融樹脂供給工程における成形品製造装置及び射出装置を概略的に示す断面図である。
【図６】賦形工程における成形品製造装置及び射出装置を概略的に示す断面図である。
【図７】加圧・冷却工程における成形品製造装置及び射出装置を概略的に示す断面図である。
【図８】従来の成形品製造装置の樹脂供給部を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５９】
１    成形品製造装置
１１    上型
１２    下型
１３    キャビティ
１６    第１樹脂通路
１７    ホットランナーブロック
１８    第２樹脂通路
１９    ゲートノズル（ノズル）
２０    ゲートピン（開閉部材）
２１    シリンダ
４５    冷却プレート（冷却部材）
４６    カラー
４８    通路
【図１】
2006137163.tif 000003
【図２】
2006137163.tif 000004
【図３】
2006137163.tif 000005
【図４】
2006137163.tif 000006
【図５】
2006137163.tif 000007
【図６】
2006137163.tif 000008
【図７】
2006137163.tif 000009
【図８】
2006137163.tif 000010